机载海洋激光荧光雷达测量海表层叶绿素a浓度的算法研究

基于中国海洋大学研制的我国首台机载海洋激光荧光雷达系统及其测量海水中叶绿素a浓度的方法;对该系统在烟台至荣成沿岸海域进行实验的情况作一回顾,并对实验数据进行了处理,采用拉曼校正归一方法,反演了海表层的叶绿素a浓度,同时利用激光雷达方程反演出了海水的衰减系数;另外,提出了最小二乘拟合提取信号峰值的新反演算法。反演结果与往年同时期采集数据较为吻合,使用最小二乘拟合提取信号峰值的算法反演的叶绿素a浓度更接近于近期实地测得的结果。     

海洋表层叶绿素浓度的激光雷达测量方法和海上实验

依据激光感生荧光的原理和叶绿素分子的荧光谱特性,研制一套激发波长为532nm的海洋激光雷达系统,用于海洋表层叶绿素分子浓度的快速测量。应用该系统于1994年10－11月进行一次长距离的海上现场实验,对东海（2－32°N,122—129°E）21个站位的表层叶绿素浓度进行了测量,得到0．15μg/L-1．10μg／L范围的表层叶绿素分子的浓度分布。测量结果与水样的分光光度计测量结果相吻合。     

机载激光海洋测深技术综述

机载激光海洋测深是利用机载激光发射和接收设备 ,通过发射大功率脉冲激光 ,进行海洋水底探测的先进技术。该技术基于海水中存在一个类似于大气的透光窗口(即海水对０．４７～０．５８μｍ之间波长范围内的蓝绿光的衰减系数最小 ) ,通过从飞机上由激光雷达向下发射高功率、窄脉冲激光 (典型值 :２～５ＭＷ ,５～１０ｎｓ ,波长为０．５３２μｍ蓝绿光激光和波长为１．０６４μｍ红外激光 ) ,同时测量水面反射光 (主要是红外激光 )与海底反射光的走时差 ,并结合蓝绿光的入射角度、海水的折射率等因素进行综合计算 ,获得被测点的水深值。再与…     

机载海洋激光雷达测量叶绿素a浓度、悬移质浓度和浅海深度的性能估计

以14:00时离水辐亮度作为背景光强度,模拟355nm激光雷达测量不同深度水层叶绿素a荧光的信噪比.分析体积衰减系数c、辐照度衰减系数k、散射系数b和透明度盘深度(SDD)的关系.最后模拟532nm激光雷达测量悬移质浓度的最大测量深度和误判率小于10%时的最大海底探测深度随SDD的变化.     

台风对海洋叶绿素a浓度影响的延迟效应

利用MODIS、SeaWiFS 3A资料详细分析了2000-2006年间西北太平洋海域主要台风对叶绿素a浓度的影响.结果发现,台风可导致叶绿素a浓度最大增长平均值为2.385倍,个别最高达10倍以上,且增长到最大值平均延迟5.94d;同时叶绿素a浓度最大值与无台风时叶绿素a浓度具有线性相关性,相关系数达0.889;叶绿素a浓度与相应的海域平均海水深度具有负的乘幂关系,其相关系数是0.87;台风后叶绿素a浓度的最大增长量与相应海域海水平均深度也呈负乘幂关系,其相关性略低于前者,相关系数为0.75.     

吕宋海峡夏季叶绿素a荧光的拖拽剖面测量

叶绿素a是海洋初级生产力估算中的一个重要基础参数。以2008年8月—9月走航式船载多参数拖曳式剖面测量系统为平台,搭载叶绿素荧光计进行剖面测量所获取的现场实测数据为依据,分析了南海吕宋海峡附近A、B、C三个海域叶绿素a的空间分布状况,并探讨了叶绿素a与其他环境参数之间的关系。结果表明:叶绿素a垂直分布在水深100 m范围内呈现单峰型和双峰型两种现象,其峰值主要出现在水深50~90 m;叶绿素a与温、盐分别呈负相关与正相关关系;溶解氧垂直分布最大值出现在叶绿素a垂直分布最大值的上方,此种分布现象与浮游植物的光合作用密切相关。整个研究海区叶绿素a存在西高东低的特征,该分布特征与研究海域受西太平洋水和流场的影响有较大关系。     

台风对海洋叶绿素a浓度影响的定量遥感初探

研究台风对海洋水色环境的影响,是目前海洋遥感技术又一应用领域。由于台风期间天气恶劣,遥感资料较少,国际上主要针对个别典型台风,研究其对海表温度、海洋叶绿素a浓度及初级生产力的影响,很少通过遥感资料系统地对这一影响进行定量分析和建模。自2000到2007年,过境中国近海以及西北太平洋海域台风近百次,作者通过系统地分析这期间MODIS,SeaWiFS的3A级叶绿素a浓度数据,结果发现:(1)台风促进了相应海域叶绿素a浓度的大幅增长,总体上平均增长约1.426倍,个别区域在5倍以上,同时,该增长一般延后3~6d,在7~10d后恢复到原来的水平;(2)进一步对这些数据进行一元统计线性回归,发现叶绿素a浓度增长比(R_chl-a)与台风影响因子(Tsub>w)满足如下关系:R_chl-a=0.0012Tsub>w+1.017,其相关系数达0.8;(3)台风期间叶绿素a浓度与无台风时叶绿素a浓度之间有很强的线性关系,其关系满足:C_chl-a=1.2367C_0chl-a+0.0636,且相关系数高达0.98。这一初步研究结果对进一步通过遥感手段深入研究台风对海洋水色环境的影响有借鉴意义。     

3种海洋微藻的叶绿素α吸光系数

前 言 叶绿素a吸光系数是体现藻类对光合作用可利用光的捕获能力的参数,在现场量子产值的计算中起着重要的作用.1975年Tyler首次采用直线回归的方法计算了大洋浮游植物群落的叶绿素a吸光系数.其后,一些学者相继做过一些这方面的工作.本文从硅藻门、金藻门和绿藻门分别选了一种其叶绿素a吸光系数尚未见有报道的海洋单细胞藻类,在实验室内测定了其叶绿素a吸光系数,旨在研究不同门类浮游植物叶绿素a吸光系数的变化,为现场量子产值的研究提供实验依据.     

三种海洋微藻叶绿素a含量对抗生素胁迫的响应变化

实验室条件下,研究不同抗生素胁迫对小球藻(Chlorella vulgarisBeij.)、金藻8701(Isochrysis galbana Parke8701.)和小新月菱形藻(Nitzschia closteriumEhr.)生长的影响。结果表明:1)低于100μg.mL-1的氯霉素作用下,小球藻和金藻8701叶绿素a含量变化与对照组无明显差异;小新月菱形藻叶绿素a含量显著降低。2)不同浓度梯度的遗传霉素(G418),均显著抑制3种微藻叶绿素a含量的增加。3)青霉素浓度低于100μg.mL-1时,能够促进3种藻叶绿素a的增加,但不同微藻间叶绿素a含量的相对增长率存在明显差异。试验结果可为微藻的基因工程选择标记和无菌培养体系的建立提供参考。     

机载激光系统的数据分类方法及其质量评估

作为一种新型的测量手段,机载激光在多个领域已经得到了广泛的应用,但目前还存在很多亟待解决的问题。特别是分类问题,它在整个系统中不仅所占的工作量比重大,而且较为复杂。本文讨论和总结了目前机载激光的数据分类方法及其质量评估,并对各种方法进行了比较分析。     

海洋激光荧光雷达海面油膜种类鉴别研究

海洋激光雷达在探测海面油荧光方面的应用 ,受到广泛重视。海洋激光荧光雷达是以物质荧光谱理论为基础 ,将荧光技术应用于海面油膜检测领域。本文介绍了激光荧光原理 ,青岛海洋大学海洋激光雷达的基本结构和工作过程 ,以及该套系统进行海面油膜种类鉴别的使用方法和适用范围。通过实验证明 ,该套系统性能可靠 ,测量值稳定 ,能够进行一定程度上的油荧光测量。提出采用荧光强度 4 35 / 380 ,4 35 / 5 0 0 ,4 35 / 5 5 0 ,3个比值作为油样荧光特性的描述值进行油种鉴别。相对其他的鉴别方法 ,三比值法无须配置溶液 ,适于现场测量。根据系统响应情况提取的特征值不但更有针对性 ,而且由于特征值数量多 ,对荧光谱分布曲线的描述更加准确。     

航空矢量重力测量中科里奥利加速度对测速精度要求分析

首先论述了航空矢量重力测量中科里奥利加速度的计算模型,给出了科里奥利加速度改正对水平、垂直速度要求的分析模型。数值表明,在低纬地区欲达到1mGal的科里奥利加速度的精度,要求速度的精度为5cm／s左右;依据实测数据,目前GPS测得的载体速度精度为0．3mm／s,完全能够满足航空矢量重力测量对科里奥利加速度改正的要求。     

实验室模拟海水结冰装置与试验

研究海冰的声学探测技术需要实际海冰和低温环境。介绍了设计制造模拟海水结冰的试验装置的方法。采用人工制冷技术在实验室环境下实现了封闭容器里海水表面冻结一定厚度的海冰。试验结果表明，将容器中接近冰点的海水持续冻结32h后，海冰的厚度达到20cm。对容器里的海冰进行了声波信号探测冰水界面的试验，为测冰声呐技术研究和测冰试验创造了有利条件。     

基于GOCI静止水色卫星数据的长江口及邻近海域Kd(490)遥感反演及其在机载激光测深预评估中的应用

长江口水下三角洲地形地貌对于长江口航道安全、生态环境、海岸带工程等均具有重要意义,本次研究拟采用世界上第一颗静止水色卫星GOCI(Geostationary Ocean Color Imager)开展长江口Kd(490)的季节和潮汐变化规律研究,以期为采用机载激光测深提供预评估信息。研究得到结论如下:长江口及邻近海域水体为典型的二类水体,悬浮泥沙含量最高可由杭州湾内几千mg/L迅速降低至10 mg/L以下,因此,分段式的漫衰减系数反演算法适用于研究区域;Kd(490)反演结果表明长江口及邻近海域的Kd(490)值的季节变化特征表现为冬高夏低,春秋居中,长江冲淡水流量和季风是影响其季节变化的主要因素,而在一个潮周期内,Kd(490)值总体表现为低潮期低于高潮期,悬浮泥沙浓度和潮水的潮位是长江口及邻近海域的Kd(490)值的重要影响因素;研究指出,长江口及杭州湾内激光可探测深度约在5~22 m范围内,夏季退潮低潮位最适合激光雷达观测。由此可见,GOCI 8景/d,1景/h的分辨率可以实现Kd(490)的动态变化监控,而且可以实现在相同潮位下更为合理地描述Kd(490)值的季节变化,为机载激光雷达探测的进一步开展提供了技术支持。